静电场与稳恒磁场总结课件

一一.电场强度电场强度二二.高斯定理高斯定理三三.电势电势四四.电势能电势能 电场能量电场能量五五.静电场中的导体静电场中的导体六六.静电场中的电介质静电场中的电介质七七.电容器及其电容电容器及其电容 静电场静电场1.1.电场电场 电电荷荷周周围围空空间间存存在在的的一一种种场场，叫叫电电场场。电电场场的基本性质是对处在电场中的电荷产生作用力。的基本性质是对处在电场中的电荷产生作用力。2.2.电场强度电场强度q0F q一一 电场强度电场强度3.3.电场强度的计算（电场强度的计算（）1 1）点电荷的场强点电荷的场强qrE 2 2）点电荷系的场强点电荷系的场强qiEiP 场强叠加原理场强叠加原理3 3）电荷连续分布的带电体的场强）电荷连续分布的带电体的场强dqEPr 4.4.几种常见电荷系的电场（几种常见电荷系的电场（I I）PxROE1 1）均匀带电圆环轴线上的场强）均匀带电圆环轴线上的场强2 2）无限大均匀带电平面的场强无限大均匀带电平面的场强E1.1.电场线电场线1）电场线切线方向表示场强的方向；）电场线切线方向表示场强的方向；2）电场线密度表示场强的大小：）电场线密度表示场强的大小：1 1）电场线的概念电场线的概念2 2）电场线的性质电场线的性质1）电场线起始于正电荷，终止于负电荷；）电场线起始于正电荷，终止于负电荷；2）电场线永不相交。）电场线永不相交。二二.高斯定理高斯定理2.2.电通量电通量定义：定义：通过某一曲面的电场线数的代数和，称为通通过某一曲面的电场线数的代数和，称为通过该曲面的电通量。过该曲面的电通量。计算：计算：EendS 闭合曲面闭合曲面:3.3.高斯定理高斯定理 在真空中，通过任一闭合曲面的电通量等于该曲在真空中，通过任一闭合曲面的电通量等于该曲面所包围的电荷的代数和除以真空中的介电常数面所包围的电荷的代数和除以真空中的介电常数 o：qextS qint4.4.高斯定理的应用高斯定理的应用 计算对称分布的电荷系的场强计算对称分布的电荷系的场强解题要点：解题要点：1）适当选择闭合面（高斯面）适当选择闭合面（高斯面）2)计算计算3)计算计算5.5.几种常见电荷系的电场（几种常见电荷系的电场（IIII）1 1）均匀带电球面的场强）均匀带电球面的场强 RrEq2 2）均匀带电球体的场强）均匀带电球体的场强RrEqrER3 3）均匀带电圆柱面的场强）均匀带电圆柱面的场强4 4）均匀带电圆柱体的场强）均匀带电圆柱体的场强rER1.1.静电场的环路定理静电场的环路定理 静电场的环路定理表明：静电场是一种静电场的环路定理表明：静电场是一种无旋场无旋场。E三三.电势电势2.2.电势与电势差电势与电势差若选择无穷远处为零电势参考点，则若选择无穷远处为零电势参考点，则（任意路径）（任意路径）1 1）电势）电势2 2）电势差）电势差3.3.电势的计算电势的计算1 1）从点电荷电势和从点电荷电势和电势叠加原理电势叠加原理计算计算点电荷系的电势点电荷系的电势:qiP ri电荷连续分布的带电体的电势：电荷连续分布的带电体的电势：dqPr 2 2）从电场强度从电场强度根据定义根据定义计算电势计算电势四四.电场的能量电场的能量电场中某空间范围电场中某空间范围V内的电场能量：内的电场能量：空间某点的电场能量密度：空间某点的电场能量密度：1 1导体静电平衡时的性质导体静电平衡时的性质五五.静电场中的导体静电场中的导体电荷：电荷：1）导体内部无未抵消的净电荷存在，电荷只分布在）导体内部无未抵消的净电荷存在，电荷只分布在导体表面。导体表面。3 3）对孤立导体，导体表面曲率越大的地方，电荷）对孤立导体，导体表面曲率越大的地方，电荷密度越大，电场强度也越大，反之越小。密度越大，电场强度也越大，反之越小。2.2.空腔导体和静电屏蔽空腔导体和静电屏蔽1 1）空腔导体的性质空腔导体的性质A 空腔内的电场强度为零，无论外界电场怎样。空腔内的电场强度为零，无论外界电场怎样。B 电荷只分布在外表面上，内表面处处无电荷。电荷只分布在外表面上，内表面处处无电荷。实心导体与空心导体等效实心导体与空心导体等效 空腔内有电荷的情况空腔内有电荷的情况2)2)静电屏蔽静电屏蔽空腔导体屏蔽外电场空腔导体屏蔽外电场 外界不影外界不影响内部响内部+空腔导体屏蔽内电场空腔导体屏蔽内电场例例 两两块块大大导导体体平平板板，面面积积为为S，分分别别带带电电q1和和 q2，两两板板间间距距远远小小于于板板的的线线度度。求求平平板板各各表表面面的的电电荷荷密密度。度。2341q1q2BA 在外电场的作用下，电介质在外电场的作用下，电介质表面产生电荷的现象表面产生电荷的现象 电介质的极化结果：电介质的极化结果：电介质的极化：电介质的极化：1.1.电介质的极化电介质的极化六六.静电场中的电介质静电场中的电介质（场强叠加原理）（场强叠加原理）+-+-2.2.极化强度与极化电荷极化强度与极化电荷 极化强度极化强度1)1)电位移矢量电位移矢量 在静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量在静电场中，通过任意闭合曲面的电位移通量等于该曲面所包围的等于该曲面所包围的自由电荷自由电荷的代数和：的代数和：2)2)有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理3.3.有电介质时的高斯定理有电介质时的高斯定理4.4.有电介质时的电场能量有电介质时的电场能量2.2.电容器的电容电容器的电容-Q+Q BA 1.1.孤立导体的电容孤立导体的电容QU七七.电容器及电容电容器及电容3.3.电容器电容的计算电容器电容的计算2）计算极板间的电势差：）计算极板间的电势差：1）设电容器带电）设电容器带电 Q，求极板间场强分布：，求极板间场强分布：3）由电容器电容定义计算电容：）由电容器电容定义计算电容：4.4.电容器的能量电容器的能量一一.磁感应强度磁感应强度二二.磁场的磁场的“高斯定理高斯定理”安培环路定律安培环路定律三三.磁场对电流（运动电荷）的作用磁场对电流（运动电荷）的作用四四.磁介质磁介质 恒定磁场恒定磁场1.1.磁场磁场 磁感应强度磁感应强度1)1)磁现象的本质磁现象的本质运动电荷（电流）之间的相互作用。运动电荷（电流）之间的相互作用。2)2)磁场磁场 运运动动电电荷荷（电电流流）周周围围空空间间存存在在的的一一种种场场称称为为磁磁场场。磁磁场场的的基基本本性性质质是是对对处处在在磁磁场场中中的的运运动动电电荷荷（电流）产生作用力。（电流）产生作用力。3)3)磁感应强度磁感应强度大小：大小：一一.磁感应强度磁感应强度2.2.毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律 1)1)毕奥毕奥萨伐尔定律萨伐尔定律 PIdlrdB 2)2)磁感应强度的计算（磁感应强度的计算（I I）解题要点：解题要点：几种常见电流的磁场（几种常见电流的磁场（I I）：）：1 1）直线电流的磁场：）直线电流的磁场：2 2）环形电流轴心的磁场：）环形电流轴心的磁场：PCD3.3.匀速运动点电荷的磁场匀速运动点电荷的磁场 大小：大小：1.1.磁场的磁场的“高斯定理高斯定理”1)1)磁感应线磁感应线 定义定义:性质性质:1）永远闭合）永远闭合2）永不相交）永不相交二二.磁场的两个定律磁场的两个定律2)2)磁通量磁通量通过磁场中某一曲面的磁感应线数的总条数通过磁场中某一曲面的磁感应线数的总条数3)3)磁场的高斯定理磁场的高斯定理穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零穿过磁场中任意封闭曲面的磁通量为零 磁场是磁场是无源场无源场 磁场是磁场是有旋场有旋场2.2.安培环路定律安培环路定律1)1)安培环路定律安培环路定律2)2)磁感应强度的计算（磁感应强度的计算（IIII）解题要点：解题要点：几种常见电流的磁场（几种常见电流的磁场（IIII）：）：1 1）长直螺线管内部的磁场：）长直螺线管内部的磁场：2 2）环形螺线管的磁场：）环形螺线管的磁场：3 3）无限长圆柱形载流导体的磁场：）无限长圆柱形载流导体的磁场：1 1磁场对载流导线的作用磁场对载流导线的作用ab 三三.磁场对电流（运动电荷）的作用磁场对电流（运动电荷）的作用大小：大小：方向：方向：2.2.磁场对运动点电荷的作用磁场对运动点电荷的作用1)1)洛仑兹力洛仑兹力1.1.磁介质的磁化磁介质的磁化四四.磁介质磁介质抗磁质抗磁质(铜、铋、硫、氢、银等铜、铋、硫、氢、银等)铁磁质铁磁质(铁、钴、镍等铁、钴、镍等)顺磁质顺磁质(锰、铬、铂、氧、氮等锰、铬、铂、氧、氮等)相对磁导率相对磁导率：磁介质的分类磁介质的分类弱磁性物质弱磁性物质磁导率磁导率：磁磁场场强强度度沿沿着着任任一一闭闭合合路路径径的的环环流流等等于于通通过过该该闭合路径所包围面积的自由电流的代数和，即闭合路径所包围面积的自由电流的代数和，即 2.2.H H 的环路定理的环路定理 静电场静电场 与与 恒定磁场恒定磁场高斯定理高斯定理环路定理环路定理基本定律基本定律（库伦定律）（库伦定律）（毕奥（毕奥-萨伐尔定律）萨伐尔定律）（静电场有源）（静电场有源）（静电场无旋）（静电场无旋）（稳恒磁场无源）（稳恒磁场无源）（稳恒磁场有旋）（稳恒磁场有旋）